微波處理對甜玉米中碳水化合物的影響

王春輝 劉 松 錢文文 李 潔 嚴守雷 王清章

(華中農業大學食品科技學院 武漢 430070)

甜玉米以良好的外觀、質地、口感及獨特的風味和豐富的營養日益受到人們的青睞，但甜玉米含糖量高、呼吸旺盛，是一種易腐農產品。甜玉米采摘后籽粒中的糖分逐漸向淀粉轉化，同時脆性消失，嫩度降低，導致甜玉米食用品質下降。目前，貯藏甜玉米常用的方法是速凍冷藏[1-2]、真空包裝[3]和氣調[4-5]。凍藏甜玉米能保持較高的糖含量，但是在解凍時籽粒硬度降低、脆性和嫩度完全喪失；氣調能使甜玉米保持一定的質地，但貯藏期間甜玉米呼吸旺盛，有可能產生讓人難以接受的異味。

使用微波處理能使甜玉米果穗在短時間內迅速均勻受熱，從而達到滅菌滅酶的目的，且不會引入任何添加劑，操作安全簡單，是一種安全、無殘留毒素的綠色保鮮技術。微波作用原理的熱效應已經被普遍接受[6-7]，但非熱效應仍在進一步的探索階段[8]。在此以“華甜玉3號”甜玉米為試驗材料，主要研究微波處理后的甜玉米在低溫貯藏期間蔗糖磷酸合成酶(SPS)、磷酸酯酶活性的變化及其與可溶性糖、還原糖和淀粉含量的聯系，為甜玉米的采后保鮮提供理論依據和技術方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“華甜玉3號”甜玉米：采自華中農業大學試驗田；PLC智能控制微波爐：南京瑞港機械工程有限公司；紫外可見分光光度計：天津普瑞斯儀器有限公司；聚乙烯袋：厚度0.18mm，面積10cm×30cm。

1.2 試驗方法

從試驗田采收乳熟期“華甜玉3號”甜玉米，立即運往試驗室，除去苞葉和花絲，挑選籽粒飽滿、大小均一的果穗。用750W的微波處理50s，以未經微波處理的甜玉米為對照，將甜玉米分別封裝于聚乙烯袋內，每種處理方法做三個重復，置于0℃下預冷約2h，然后在溫度2℃條件下貯藏。貯藏期間每3d檢測一次指標。

1.3 測定項目

水分含量測定：直接干燥法[9]；呼吸強度的測定：靜置法[9]；淀粉含量測定：酸水解法[9]；可溶性糖含量測定：蒽酮試劑法[9]；還原糖含量測定：菲林試劑法[9]；蔗糖磷酸合成酶活性測定：參照齊紅巖等的方法[10]，有改動；磷酸酯酶活性測定：參照費美娟等的方法[11]，單位為0.01ΔOD405/(min.g)，以U表示。

2 結果與分析

2.1 微波處理對甜玉米水分含量的影響

由圖1可以看出，隨著貯藏時間的延長，甜玉米的含水量逐漸下降，兩組樣品的變化趨勢相似，貯藏15天時，微波處理樣品和對照組的失重率分別為2.14%和2.27%。方差分析的結果顯示，兩組處理樣品之間的失重率差異均不顯著(p＞0.05)。試驗表明，微波處理沒有能夠阻止甜玉米在貯藏期間的輕微的水分散失，微波處理的甜玉米與對照樣品之間沒有顯著的差異。

圖1 微波處理對水分含量的影響Fig.1 Effects of microwave treatment on moisture content of sweet corn

圖2 微波處理對呼吸強度的影響Fig.2 Effects of microwave treatment on respiration rates of sweet corn

2.2 微波處理對甜玉米呼吸強度的影響

由圖2可以看出，微波處理樣品和對照樣品的呼吸強度在貯藏期間變化趨勢相近，都在貯藏第3天出現呼吸高峰，這說明甜玉米可能屬于呼吸躍變型果蔬；但微波處理樣品的呼吸高峰比對照樣品低35.57%，這可能是由于微波處理抑制了甜玉米的呼吸作用。貯藏9d后呼吸強度持續降低，微波處理樣品的呼吸強度始終低于對照樣品25%以上，這說明微波對抑制甜玉米呼吸作用效果顯著。

2.3 微波處理對甜玉米淀粉含量的影響

圖3 微波處理對淀粉含量的影響Fig.3 Effects of microwave treatment on starch content of sweet corn

圖4 甜玉米中可溶糖含量的變化Fig.4 Effects of microwave treatment on soluble sugar content of sweet corn

由圖3可以看出，兩組甜玉米樣品的淀粉含量在貯藏前期都迅速升高，并在第6天左右達到高峰，這可能是因為甜玉米采收時正處于乳熟期，籽粒中淀粉積累呈線性增長，果穗采后淀粉積累繼續增加；但是甜玉米貯藏第6天時微波處理樣品淀粉含量比對照樣品低17.54%，這可能是由于微波處理抑制了合成淀粉的關鍵酶，減少了淀粉的積累。貯藏6天后，兩組甜玉米樣品均逐漸下降，但貯藏15天時微波處理樣品比對照樣品低10.97%，這可能是由于淀粉降解以使脫離植株后甜玉米果穗維持呼吸等生命活動；這與同一時期蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性恢復相吻合(見圖6)，SPS活性增強，蔗糖合成量增加，淀粉因被消耗而含量下降。甜玉米貯藏期間微波處理樣品的淀粉含量始終低于對照樣品，這說明微波對降低甜玉米貯藏期間淀粉積累效果顯著。

2.4 微波處理對甜玉米可溶性糖含量的影響

圖5 微波處理對還原糖的影響Fig.5 Effects of microwave treatment on reducing sugar content of sweet corn

圖6 微波處理對蔗糖磷酸合成酶的影響Fig.6 Effects of microwave treatment on SPS of sweet corn

有研究表明，收獲的鮮食玉米脫離植株，沒有光合產物供呼吸消耗，呼吸需要的能量只能分解糖分和有機物，因而呼吸量越大，引起的糖分分解速度就越快[12]。甜玉米中糖分含量是評價甜玉米品質的最重要因素之一。圖4可以看出，甜玉米貯藏的前3天左右，可溶性糖含量呈略微上升的趨勢，這可能是由于甜玉米采后多糖降解為可溶的小分子糖；但微波處理樣品的可溶性糖含量稍低于對照樣品，這可能是因為微波處理抑制了磷酸酯酶的活性(見圖7)，糖分的合成量減少。在甜玉米貯藏的第3天到第6天之間，可溶性糖含量急劇下降，除甜玉米呼吸作用的消耗之外，糖分轉化為淀粉也是重要的原因；但第6天時微波處理樣品的可溶性糖含量比對照樣品高30.71%，這可能是微波處理抑制了調控合成淀粉的酶活性，減少了糖分的散失。貯藏第6天以后，兩組甜玉米可溶性糖含量趨于平穩，這可能是由于甜玉米呼吸作用的降低并相對穩定，糖分消耗減少，同時部分淀粉降解以維持甜玉米果實的生命活動。貯藏15天時微波處理樣品比對照樣品高29.47%，結果表明，微波處理有效減少了甜玉米可溶性糖的散失。

2.5 微波處理對甜玉米中還原糖含量的影響

由圖5可以看出，在貯藏前3天左右兩組甜玉米還原糖含量都迅速下降，這可能是因為呼吸作用的消耗，這與甜玉米在第3天達到呼吸高峰相吻合(見圖2)；但微波處理樣品的還原糖比對照樣品高20.30%，這可能是由于微波處理樣品的呼吸強度受到抑制，消耗降低。從甜玉米貯藏的第3天到第6天，兩組樣品的還原糖含量都急劇上升，而這一時期的可溶性糖含量急劇下降(見圖4)，這可能是由于可溶性糖中低聚糖的降解生成葡萄糖、果糖等。第6天以后兩組樣品的還原糖含量均緩慢下降，這可能是因為生命活動的不斷消耗；其中微波處理樣品的還原糖的含量比對照樣品高19.32%，可能是由于微波處理抑制甜玉米的呼吸作用和糖分轉化相關酶活。

2.6 微波處理對甜玉米蔗糖磷酸合成酶活性的影響

蔗糖磷酸合成酶(SPS)催化以尿苷二磷酸葡萄糖和果糖-6-磷酸為底物合成尿苷二磷酸和蔗糖-6-磷酸的可逆反應[13]。Huber(1983)曾指出蔗糖磷酸合成酶活性與淀粉積累呈現負相關，而與蔗糖形成呈正比關系，SPS的活力大小直接影響光合產物在淀粉與蔗糖之間的分配，還在光合產物蔗糖和淀粉的分配中起關鍵的調控作用[14]。由圖6和圖3可以看出，淀粉含量和SPS活性呈負相關，與Huber的論斷吻合的很好。從圖6可以看出，在貯藏的前6天，微波處理樣品SPS活性低于對照樣品但兩組樣品的變化趨勢一致，這說明甜玉米SPS活性的迅速下降或是甜玉米自身規律或是低溫所致，與微波處理無關；微波處理樣品SPS活性低于對照樣品可能是因為微波的抑制作用。貯藏6天以后，SPS活性逐漸升高，但微波處理樣品的SPS活性明顯高于對照樣品，這可能是由于微波處理樣品的SPS在貯藏后期活性回恢復。試驗結果表明，甜玉米SPS活性與調控糖分和淀粉含量密切相關，微波處理使甜玉米在貯藏后期保持較高的SPS活性，減少糖分的散失。

2.7 微波處理對甜玉米磷酸酯酶活性的影響

圖7 微波處理對磷酸酯酶的影響Fig.7 Effects of microwave treatment on phosphatase of sweet corn

甜玉米經SPS催化合成的蔗糖-6-磷酸在磷酸酯酶作用下生成蔗糖，這是一步不可逆反應[15]。由圖7可以看出，貯藏開始時微波處理樣品的磷酸酯酶活性比對照樣品低50.82%，這可能是由于微波處理抑制了磷酸酯酶活性，這與同一時期微波處理樣品的可溶性糖含量稍低于對照樣品相吻合(見圖4)。甜玉米貯藏期間，微波處理樣品的磷酸酯酶活性變化較為平緩，對照樣品的磷酸酯酶活性則持續快速下降，貯藏15天后的磷酸酯酶活性比對照樣品高57.94%。這說明微波處理鈍化了磷酸酯酶的活性，減緩了磷酸酯酶活性的下降，有利于甜玉米糖分的保持。

3 結論

綜上所述，微波處理對抑制甜玉米貯藏期間的呼吸強度效果顯著，但對貯藏期間含水量的變化沒有影響；微波處理促進了蔗糖磷酸合成酶和磷酸酯酶在貯藏后期的活性，與之相對應，糖分含量也高于對照樣品，淀粉含量低于對照樣品，這些都對甜玉米貯藏期間減少糖分散失和延緩衰老有利；同時試驗也驗證了前人關于蔗糖磷酸合成酶和磷酸酯酶直接調控蔗糖的合成，蔗糖磷酸合成酶活性與淀粉積累呈現負相關，而與蔗糖形成呈正比關系的結論。

試驗中采用單個甜玉米果穗分別微波處理，由于甜玉米果穗之間存在個體差異，導致微波作用于不同甜玉米的劑量有差別。另外，甜玉米形狀的不同和在微波爐中所在位置的不同都會造成甜玉米所受劑量的差異。若能增大取樣量，并采用更精密的微波爐，可以減小劑量誤差。微波處理便捷、高效，尤其是安全等優勢，注定其將在食品保鮮應用中的巨大發展潛力。

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